아인슈타인 십자가 (Einstein Cross)
쉽게 풀면
뒤에 있는 퀘이사의 빛이 앞에 있는 은하의 중력 때문에 네 개의 점으로 갈라져 십자 모양처럼 보이는 현상이다.
왜 중요한가
아인슈타인 십자가는 퀘이사 하나가 전경 은하의 중력렌즈로 네 개의 상으로 갈라진 사례로, 강한 중력렌즈가 교과서 그림이 아니라 실재함을 대중에게 각인시킨 대상입니다. 네 상의 밝기가 렌즈 은하의 별 하나하나에 의한 미세렌즈로 독립적으로 변하므로, 퀘이사 강착원반의 크기를 재는 드문 수단이 되었습니다. 상 사이 시간 지연은 허블 상수를 독립적으로 재는 자료입니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
이 연구는 퀘이사 QSO 2237+0305가 전경 은하(허클로우 렌즈 은하)의 중력에 의해 네 개의 상으로 갈라진 특이한 배열을 발견하여, 이후 '아인슈타인 십자가'로 널리 알려지게 되었다.
네 개로 갈라진 상들의 위치와 밝기 비율을 분석하면 빛을 휘게 한 은하의 질량이 어떻게 분포하는지 역으로 추정할 수 있다는 것이다.
조금 더 깊게 보면
네 개의 상이 생기는 것은 렌즈 질량 분포가 타원형이고 광원이 거의 정확히 뒤에 놓인 특수한 배치 때문이며, 일반적인 배치에서는 두 개의 상이 훨씬 흔합니다. 상 위치는 렌즈 은하의 평균 질량 분포로 잘 맞지만 밝기 비는 미세렌즈와 서브구조 때문에 모형과 어긋나, 이 어긋남이 오히려 암흑물질 덩어리를 찾는 신호로 활용됩니다. 이름은 원래 특정 천체를 가리켰으나 지금은 같은 배치의 렌즈 일반을 부르는 말로도 쓰입니다. 네 개 상의 총 밝기 비율은 원래 퀘이사의 밝기 변화와 각 경로의 시간 지연이 겹쳐 나타나므로, 오랜 기간의 모니터링으로 이 둘을 분리해야 렌즈 모형을 검증할 수 있다.
주의할 점
아인슈타인 십자가는 완벽한 원형 고리가 아니라 렌즈 은하의 비대칭 질량 분포로 인해 네 개의 불연속적 상으로 나타나는 것이 특징이다.
렌즈 은하 자체의 별들이 만드는 미세렌즈 효과가 개별 상의 밝기를 독립적으로 흔들기 때문에, 짧은 시간 안의 밝기 비율 변화만으로 렌즈 총질량 분포를 단정해서는 안 된다.